基于ARM9嵌入式网管系统的设计与实现
摘要：本文针对多业务光纤接入设备，论述了基于ARM9平台的嵌入式网管系统的结构设计，并介绍了嵌入式web服务器boa和嵌入式数据库sqlite在嵌入式linux操作系统中的移植方法，结合应用实例说明了boa和sqlite在监控系统中的实现方法。
关键词：ARM9;boa;sqlite;监控系统;linux
前言
多业务光纤接入系统主要利用传统的SDH和光缆资源，通过光纤延伸原有的TDM专线的覆盖范围，使得传统的固网运营商能够继续提供和扩大专线业务。
多业务光纤接入系统除了采用传统的网管软件外，同时采用了基于web方式的嵌入式网管系统。本文结合嵌入式Web服务器和嵌入式数据库技术在接入设备网管系统中的应用，对基于ARM9平台且含有嵌入式Web服务器和嵌入式数据库的网管系统的设计与实现方法进行讨论。
嵌入式网管系统设计概述
嵌入式网管系统基于ARM9硬件平台和linux操作系统，采用嵌入式Web服务器对设备进行功能配置，采用嵌入式数据库对告警信息进行采集、分析、存储。管理人员可以通过IE浏览器直接访问设备上的Web服务器，从而实现网络管理功能。嵌入式监控系统的结构如图1所示。嵌入式网管系统给每个设备带来了图形化的管理，提供了简单易用的接口，操作简单而不损失功能。
图1 监控系统的结构
在本文的系统中，硬件平台基于AT91RM9200芯片，该芯片采用16/32位ARM920T内核，工作速度达180MHz，内部集成有64K RAM和128K ROM，并有外部总线扩展接口(EBI)支持多种类型的外部存储器。对操作系统，本文选择了开放源代码及网络资源丰富的linux。嵌入式Linux操作系统可移植性强，用户通过重新配置，编译内核后，内核文件小于500K。
嵌入式Web服务器和嵌入式数据库的移植
交叉编译环境的建立
为了建立交叉编译环境，首先需要安装交叉编译工具arm-linux-gcc，这里采用cross-2.95.3.tar.gz工具包。将工具包解压缩安装到宿主机的/opt目录下，并配置环境变量，重启后就建立起需要的交叉编译开发环境。
嵌入式Web服务器的移植
嵌入式web服务器采用开源的Boa服务器。Boa是一款单任务的HTTP服务器，通过建立HTTP请求列表处理多路HTTP连接请求。同时，它只为CGI程序创建新的进程，在很大程度上节省了系统资源。
解压缩boa0.94源码后，通过./configure --host=arm-linux-gcc --target=arm-linux命令生成Makefile文件，将其中的GCC修改为arm-linux-gcc,执行make命令，即可生成在ARM板上运行的boa应用程序。
Web服务器的配置
为了能够在ARM上运行Web服务器Boa，需要对其运行环境、参数等进行设置，并将最终的配置文件boa.conf置于适当位置。通过修改配置文件boa.conf可实现对Web服务器的配置。部分配置为：侦听端口使用80端口，访问日志AccessLog存放于/var/log/boa/access_log，错误日志ErrorLog位于/var/log/boa/error.1og，文件的根目录DocumentRoot设在/home/web/，KeepAliveMax值和KeepAliveTimeout值采用默认值，设置CGI脚本程序Path为/cgi-bin/，服务器名ServerName值设置为webServer;将修改好的配置文件boa.conf存放于嵌入式文件系统根文件/home/web目录下。最后将含有boa应用程序、boa.conf配置文件及其他相关CGI脚本程序的ramdisk文件系统通过TFTP服务器下载到Flash存储器中。
嵌入式数据库的移植
嵌入式数据库采用开源的Sqlite数据库，它是一个轻量级别的关系数据库，具有三级模式的结构体系，即用户模式、逻辑模式和存储模式。为了使数据库应用程序能够在AT91RM9200+linux环境中运行，需要把Sqlite移植到linux平台上，通过FTP方式下载到目标板linux系统的lib目录下，将数据库应用程序交叉编译后，通过FTP方式下载到目标板linux文件系统中即可运行。
嵌入式监控系统的软件结构设计
基于ARM平台的监控系统软件结构如图2所示。在硬件平台加电之后，加载程序负责对微处理器进行必要的硬件设置并初始化内存。对内核映像文件进行解压缩，在必要的检查之后，开始内核、用户态等初始化工作。最后启动shell，使嵌入式监控系统运行。在具体的设计中，硬件所需要的设备驱动程序、网络功能支持等，都是通过编译Linux内核完成。
图2 监控系统的软件结构
在监控系统中，主要任务由两个不同的程序(进程)——实时数据的采集处理程序和响应用户请求的网络服务程序完成。由于数据采集处理程序独占RS-232串口，而CGI脚本程序也需要通过串口下发命令，为了避免多次打开串口，CGI脚本程序通过消息队列方式与数据采集处理程序进行通信，从而实现多个进程同时共用一个串口。
实时数据采集程序由数据采集、数据处理及数据存储模块构成。数据采集模块负责按照用户预先设定的通信协议通过RS-232串口周期的下发查询命令，并把接收的数据存入数据缓存区。数据处理模块根据协议对采集的数据进行解析，将解析结果按照不同的字段进行分类。数据存储模块将解析结果按照Sqlite数据库语法要求分别储存到相应的字段中。
响应用户请求的网络服务程序由Web服务器(Boa)和响应用户请求的CGI脚本程序两部分组成：服务器通过侦听端口80，侦听来自网络的用户请求，当用户通过IE浏览器向服务器发出请求时，启动响应的CGI脚本程序，将请求信息转化为服务器可以识别的数据格式，从Sqlite数据库中读取出所需要的信息，再由CGI程序将信息转化为Web浏览器能够识别的格式，作为HTTP应答消息回送到客户端显示。CGI脚本程序完成的功能主要包括：配置、查询设备相关信息及查询设备告警信息等。查询设备告警信息的CGI脚本程序主要功能代码如下。
int main()
{
sqlite3 *db = NULL;//声明sqlite关键结构指针
int result;
char *errmsg = NULL;
char **dbResult; //是 char ** 类型
int nRow, nColumn, i, j, index;
char *revdata;
printf("Content-type:text/html\n\n");
revdata = getenv("QUERY_STRING");
result = sqlite3_open("alarm.db", &db);
result = sqlite3_get_table( db, "select * from AlarmTable", &dbResult, &nRow,
&nColumn, &errmsg );
if( SQLITE_OK == result )
{
index = nColumn;
for(i = 0; i
{
for( j = 0 ; j < nColumn; j++ )
{
printf( "%s ", dbResult[index]);
++index;
}
}
}
sqlite3_free_table(dbResult); //释放 char** 查询结果
sqlite3_close(db);
return 0;
}
结语
在嵌入式网管系统中，利用嵌入式Web服务器和嵌入式数据库对数据进行操作和管理是嵌入式网管系统的应用发展方向。本文所描述的系统缩短了应用程序开发过程，降低了网管软件的开发成本，实现了多用户数据共享。实践证明，基于ARM9平台的嵌入式网管系统具有很高的应用价值。■
参考文献
1. 张宁等译.UNIX进程间通信.北京：电子工业出版社，2001.3
2. Tao Lin.An Embedded Web Server for Equipments.In: Proceedings of the 7th International Symposium on Parallel Architectures, Algorithms and Networks (ISPAN'04). 2004.p.345-350
3. 赵军领，蒋梁中. Web技术在嵌入式远程在线监测系统中的应用. 机床与液压, 2006
4. 农孙博，范正刚著.Linux平台下的Web编程.北京：人民邮电出版社，2000.10